Automobilski diferencijal: uređaj, kvarovi i metoda odabira
Sadržaj
U tehničkoj dokumentaciji punopravnih SUV-ova, nekih krosovera i gradskih automobila sa pogonom na sve kotače postoji izraz "blokada diferencijala". Otkriti ćemo o čemu se radi, koja je njegova svrha u automobilu, kako on funkcionira, a također i kako odabrati novi koji će zamijeniti propali.
Šta je mašinski diferencijal
Diferencijal u automobilu je element mjenjača. Pruža neovisno okretanje pogonskih kotača, ali istovremeno prenosi isti obrtni moment na svaki od njih.
Ovaj element je posebno važan za stabilnost automobila u zavojima. Iz fizike znamo da prilikom okretanja kotač s unutarnje strane polukruga prolazi kraću stazu od kotača s vanjske strane kruga. U slučaju pogonskih kotača, to se uopće ne osjeća.
Što se tiče pogonskih kotača, da nema diferencijala u mjenjaču, bilo koji automobil bi značajno izgubio stabilnost tokom okreta. Problem je u tome što se vanjski i unutarnji kotači moraju okretati različitim brzinama u zavojima kako bi se zadržalo prianjanje. U suprotnom, jedan od točkova bi se ili skliznuo ili skliznuo.
Diferencijal je postavljen na pogonsku osovinu. U slučaju vozila s pogonom na sva četiri kotača (SUV ili 4x4 klasa), ovaj mehanizam je dostupan na svim osovinama.
U nekim automobilima diferencijal je zavaren posebno da bi automobil nastavio zanositi. Primjer za to su reli automobili sa zavarenim diferencijalom s pogonom na dva točka. Međutim, za normalnu gradsku vožnju bolje je koristiti tvornički diferencijal ili, kako se još naziva, otvoreni diferencijal.
Povijest diferencijacije i svrha
Dizajn diferencijala pojavio se gotovo istovremeno s početkom proizvodnje vozila opremljenih motorom sa unutrašnjim sagorevanjem. Razlika je bila samo nekoliko godina.
Prvi automobili bili su toliko nestabilni u zavojima da su se inženjeri morali zagonetkati kako prenijeti isti potisak na pogonske kotače, ali istovremeno ih napraviti tako da se mogu okretati različitim brzinama u zavojima.
Iako se ne može reći da je sam mehanizam razvijen nakon pojave automobila s motorima s unutrašnjim sagorijevanjem. Činjenica je da je za rješavanje rukovanja prvim automobilima posuđen razvoj koji se prethodno koristio na parnim vagonima.
Sam mehanizam razvio je inženjer iz Francuske - Onesifor Pekker 1825. godine. Ferdinand Porsche nastavio je rad na klizaču u automobilu. U suradnji između njegove tvrtke i ZF AG (Friedrichshafen), razvijen je brijeg diferencijal (1935).
Masovna upotreba LSD diferencijala započela je 1956. Tehnologiju su koristili svi proizvođači automobila jer je otvorila nove mogućnosti za vozila na četiri točka.
Diferencijalni uređaj
Diferencijal je zasnovan na planetarnom reduktoru. Jednostavni prijenosnik sastoji se od dva stupnja prijenosa koji imaju različit broj zubaca iste veličine (za stalni zahvat).
Kada se okreće veći zupčanik, manji radi više okretaja oko svoje osi. Planetarna modifikacija omogućava ne samo prenos obrtnog momenta na pogonsku osovinu, već ga i pretvara tako da se brzine pogonskog i pogonskog vratila razlikuju. Pored uobičajenog prijenosnika u planetarnim prijenosnicima, koristi se nekoliko dodatnih elemenata koji djeluju u interakciji s tri glavna.
Diferencijal koristi puni potencijal planetarnih reduktora. Zbog činjenice da takav mehanizam ima dva stupnja slobode i omogućava vam promjenu omjera prijenosa, pokazalo se da su takvi mehanizmi učinkoviti u osiguranju stabilnosti pogonskih kotača koji se okreću pri različitim brzinama.
Diferencijalni uređaj uključuje:
- Kućište diferencijala ili čaša. Čitav planetarni zupčanik i zupčanici su učvršćeni u njemu;
- Poluosovinski zupčanici (najčešće se koristi solarni tip). Primanje obrtnog momenta sa satelita i prenos na pogonske kotače;
- Pogonski i pogonski zupčanici glavnog prenosa;
- Sateliti. Oni funkcioniraju kao planetarni zupčanici. Ako je automobil putnički automobil, tada će biti dva takva dijela u jednom mehanizmu. U terencima i kamionima, planetarni zupčanik ima 4 satelita.
Dijagram diferencijalnog rada
Postoje dvije vrste takvih mehanizama - simetrični i asimetrični diferencijal. Prva modifikacija može podjednako prenositi obrtni moment na osovinsko vratilo. Na njihov rad ne utječu ugaone brzine pogonskih kotača.
Druga modifikacija omogućava podešavanje obrtnog momenta između točkova pogonske osovine, ako se počnu okretati različitim brzinama. Takav se diferencijal često postavlja između osovina vozila sa pogonom na sve točkove.
Više detalja o načinima rada diferencijala. Mehanizam djeluje drugačije u takvim situacijama:
- Automobil ide ravno;
- Automobil pravi manevar;
- Pogonski kotači počinju klizati.
Evo kako funkcionira diferencijal:
Ravnim pokretom
Kada automobil ide ravno, sateliti su jednostavno veza između osovinskih zupčanika. Točkovi automobila rotiraju se istom brzinom, tako da se čaša okreće poput jedne cijevi koja spaja obje osovinske osovine.
Obrtni moment se ravnomjerno raspoređuje između dva točka. Broj okretaja kotača odgovara okretajima zupčanika.
Pri okretanju
Kada mašina manevriše, točak u vanjskom radijusu okretanja napravi više okretaja od onog u unutrašnjem radijusu okretanja. Unutarnji kotač nailazi na velik otpor jer se obrtni moment vanjskog kotača povećava, a cesta spriječava njegovo okretanje odgovarajućom brzinom.
U ovom slučaju, sateliti stupaju u igru. Zupčanik na osovini unutrašnje osovine usporava, zbog čega se planetarni zupčanik u čaši počinje okretati u suprotnom smjeru. Ovaj mehanizam omogućuje vam održavanje stabilnosti automobila, čak i pri uskim i tijesnim zavojima. Takođe sprečava prekomjerno trošenje guma na točku za usporavanje.
Pri klizanju
Treća situacija u kojoj je diferencijal koristan je klizanje kotača. To se, na primjer, događa kada automobil upadne u blato ili se kreće po ledu. U ovom načinu rada diferencijal radi na potpuno drugom principu nego u zavojima.
Činjenica je da se pri klizanju ovješeni kotač počinje slobodno okretati, što dovodi do gubitka obrtnog momenta na kotaču koji ima dovoljno prianjanja za površinu ceste. Ako bi diferencijal radio u režimu zavoja, ulazeći u blato ili led, automobil bi se potpuno zaustavio, jer bi vuča bila potpuno izgubljena.
Da bi se eliminirao ovaj problem, inženjeri su razvili diferencijal ograničenog klizanja. O njegovom radu razgovaraćemo malo kasnije. Prvo, vrijedi razmotriti postojeće modifikacije diferencijala i njihove razlike.
Diferencijalni tipovi
Ako automobil ima jednu pogonsku osovinu, tada će biti opremljen diferencijalom s osovinom. Vozilo s pogonom na sve kotače koristi središnji diferencijal. Na automobilima s pogonom na prednje kotače ovaj mehanizam se naziva i prednjim diferencijalom, a modeli u automobilima sa stražnjim pogonom nazivaju se stražnjim diferencijalom.
Ovi mehanizmi su podijeljeni u tri kategorije prema vrsti zupčanika:
- Konični diferencijal;
- Pužni diferencijal;
- Cilindrični diferencijal.
Među sobom se razlikuju po obliku glavnog i aksijalnog zupčanika. Konusne modifikacije ugrađene su u vozila s pogonom na prednje i stražnje kotače. Cilindrični se koriste u modelima s pogonom na sve kotače, a pužni prijenosnici pogodni su za sve vrste mjenjača.
Ovisno o modelu automobila i stanju na cesti u kojoj se vozilom, bit će korisne sljedeće vrste diferencijala:
- Mehanička blokada;
- Samoblokirajući diferencijal;
- Električno zaključavanje.
Mehanički zaključani diferencijali
U ovoj modifikaciji, satelite blokira sam vozač pomoću posebnih prekidača na točkovima. Kada je mašina u pravoj liniji ili se okreće, diferencijal će raditi normalno.
Čim automobil naiđe na put nestabilne površine, na primjer, zađe u šumu s blatom ili snježnim putem, vozač pomiče ručice u željeni položaj, tako da su sateliti blokirani.
U ovom načinu rada planetarni zupčanik ne radi, a automobil je u principu bez diferencijala. Svi pogonski kotači rotiraju se istom brzinom, što sprječava klizanje, a vuča se održava na svim kotačima.
Takvi mehanizmi imaju jednostavniji uređaj i ugrađuju se na neke jeftine SUV-ove, poput domaćih UAZ vozila. Budući da se gume ne troše pretjerano u polaganoj vožnji kroz blato, ovaj dizajn ne šteti gumama automobila.
Samoblokirajući diferencijal
U ovoj kategoriji postoji nekoliko vrsta mehanizama. Primjeri takvih uređaja su:
- LSD. U takvim prijenosnicima, sa prekomjerno velikom rotacijom jednog od osovinskih vratila, sateliti se automatski zaključavaju. Ovo sprečava stabilni točak da izgubi vuču;
- Viskozna kvačila. Ovi diferencijali koriste viskoznu supstancu na bazi silikona. U hladnom stanju ostaje u tečnom stanju. Čim se počne zagrijavati i miješati, svojstva supstance se mijenjaju i ona dobiva ljepljivu strukturu, što povećava njezinu viskoznost. Ova karakteristika se povećava s porastom razlike u rotaciji osovinskih osovina. Viskozne spojnice imaju nekoliko značajnih nedostataka. Prvo, oni se ne popravljaju. Kada tvar izgubi svojstva, cijeli blok treba zamijeniti. Drugo, blokiranje se događa kada kotač snažno klizi, pa se automobil uvijek ne nosi efikasno s terenskim uslovima. Uprkos ovim nedostacima, mehanizam se razlikuje u proračunskoj cijeni. Većina jeftinih krosovera opremljena je upravo takvim diferencijalima.
- Torsen. Torzo koristi pužnu bravu. Kada se koeficijent zakretnog momenta na jednoj osovini poveća ili smanji u odnosu na drugu osovinu, aktivira se blokada. Ova se tehnologija koristi, na primjer, u Audi vozilima. Uređaj se takođe može klasifikovati kao mehanički zaključan mehanizam. Smatra se najpouzdanijim od svih vrsta diferencijala i odlikuje se jednostavnošću. Iz tog razloga su skupi.
Električno zaključavanje
Takvi diferencijali povezani su s elektronikom vozila. Smatraju se najskupljima jer imaju složenu strukturu i blokadni pogon. Ovaj mehanizam povezan je s ECU-om vozila koji prima podatke iz sistema koji nadziru rotaciju točkova, poput ABS-a. U nekim vozilima automatsko zaključavanje može biti onemogućeno. Za to postoji posebno dugme na kontrolnoj ploči.
Prednost elektroničkih opcija je što vam omogućuju postavljanje nekoliko stupnjeva blokiranja. Još jedan plus takvih mehanizama je što savršeno pomažu u suočavanju s pretjeranim upravljanjem. U takvim modelima obrtni moment se primjenjuje na osovinski zupčanik koji se okreće manjom brzinom.
Više o blokadi diferencijala
Bilo koji diferencijal sa poprečnom osovinom ima značajan nedostatak - obrtni moment se automatski dovodi na točak koji se jače okreće. Zbog toga drugi točak, koji ima dovoljno vuče, gubi vuču. Iz tog razloga takav mjenjač neće pružiti mogućnost samostalnog izlaska iz blata ili snježnog nanosa.
Kao što je ranije spomenuto, problem se rješava blokiranjem satelita. Postoje dva načina blokiranja:
- Potpuno blokiranje izvodi se zbog činjenice da su svi elementi prijenosnika čvrsto povezani. To osigurava da kotač s najboljim prianjanjem dobije dovoljan obrtni moment;
- Djelomično blokiranje je moguće promjenom faktora blokiranja. Kada se automobil vozi pravolinijski, taj je faktor 1. Čim se sateliti zaključaju u simetričnom diferencijalu, taj se faktor mijenja s 3 na 5. U tom slučaju kotač se i dalje okreće, ali prima manje obrtnog momenta.
Evo videozapisa zašto je diferencijal blokiran:
Diferencijalni kvarovi
S obzirom da dizajn bilo kojeg diferencijala koristi interakciju zupčanika i osovina, takav je mehanizam osjetljiv na brzo trošenje i kvar. Elementi planetarnog zupčanika su pod ozbiljnim opterećenjem, pa će bez odgovarajućeg održavanja brzo otkazati.
Iako su zupčanici izrađeni od trajnih materijala, na mehanizam vrijedi obratiti pažnju ako u vožnji ima pojačane buke, kucanja i vibracija, kojih prije nije bilo. Alarmantan trenutak je i curenje maziva. Najgore od svega ako je mehanizam zaglavljen. Međutim, uz pravilno održavanje to se rijetko događa.
Morate kontaktirati servis automobila čim se pojavi curenje ulja iz kućišta mjenjača. Čvor možete sami provjeriti. Pored vizualnog pregleda nakon putovanja, možete provjeriti i temperaturu ulja u kućištu reduktora. Tijekom normalnog rada mehanizma, ova brojka će biti oko 60 stepeni. Ako se diferencijal zagrije mnogo više, potražite savjet stručnjaka.
Kao dio rutinskog održavanja treba provjeriti razinu i kvalitet maziva. Svaki proizvođač ulja za prenos uspostavlja svoje propise za njegovu zamenu. Ne zanemarujte ovu preporuku jer ulje može sadržavati male abrazivne čestice koje će oštetiti zube zupčanika, kao i uništiti uljni film koji sprečava trenje metalnih dijelova.
Ako je kao rezultat vizualnog pregleda primijećeno curenje središnjeg diferencijala ili se sličan problem uoči kod analoga automobila s prednjim pogonom, brtvu treba zamijeniti. Smanjenje nivoa maziva dovodi do povećanog trenja dijelova, što značajno smanjuje radni vijek uređaja. Suho pokretanje mjenjača čini satelite, ležajeve i aksijalne zupčanike neupotrebljivim.
Samodijagnostika diferencijala vrši se na sljedeći način. Prvo podignite pogonsku osovinu automobila. Menjač je prebačen u neutralni položaj. Jedan točak se prvo okreće u jednom, a zatim u drugom smjeru. Isti postupak se radi i sa drugim točkom.
Sa radnim diferencijalom, točkovi će se okretati bez zazora i buke. Takođe, neke greške možete sami ukloniti. Za to se mjenjač uklanja, rastavlja i svi njegovi elementi operu u benzinu (kako bi se utvrdile neispravne točke). Tijekom ovog postupka možete pronaći reakciju satelita i razvoj na zupčanicima.
Izlizani elementi se uklanjaju, a umjesto njih instaliraju se novi dijelovi. U osnovi, sateliti, ležajevi i uljne brtve podložni su zamjeni jer brže otkazuju. Sateliti se podešavaju odabirom brzina sa minimalnim razmakom između zuba.
Evo još jednog videozapisa o podešavanju predopterećenja ležajeva diferencijala:
Pronalaženje novog diferencijala
Uprkos činjenici da je međucilindar ili središnji diferencijal lako pronaći na tržištu autodijelova, cijena mu je prilično visoka (novi dio može koštati od stotine do hiljada dolara). Iz tog razloga većina automobilista rijetko pristaje na potpunu zamjenu mehanizma.
Novi mehanizam ili njegovi pojedinačni elementi mogu se naći na isti način kao i uobičajeni autodijelovi. Najlakši način je otići u trgovinu i zatražiti određeni dio za određeno vozilo. Međutim, ovo vrijedi ako vozilo nije nadograđeno. Inače, dio se bira prema šifri jedinice ili prema modelu automobila iz kojeg je uklonjen rezervni dio.
Najbolje je dio pretraživati prema podacima automobila, a ne prema kodu proizvoda, jer se ovi simboli mogu naći tek nakon demontaže mehanizma. Ovaj čvor ima puno modifikacija. Čak i za istu marku automobila mogu se koristiti različiti diferencijali.
S obzirom na ovaj trenutak, izuzetno je teško pronaći savršeni analog iz drugog automobila. Što se tiče kupovine diferencijala na sekundarnom tržištu, to je prepušteno riziku i riziku samog vlasnika automobila, jer niko neće rastaviti i provjeriti stanje dijela. To povećava rizik od kupnje jako istrošenog mehanizma.
Rezimirajući, treba reći da je bez diferencijala nemoguće stvoriti siguran i efikasan automobil, iako će se ljubitelji uvijanja groša na suhom asfaltu s tim raspravljati.
Pitanja i odgovori:
Šta je to diferencijal u automobilu jednostavnim riječima? To je mehanički element koji se ugrađuje između osovina pogonskih kotača. Obrtni moment se prenosi na kućište diferencijala preko kardana, a zatim se napaja na točkove kroz nezavisne zupčanike.
Čemu služi diferencijal u automobilu? Ovaj mehanizam omogućava prijenos obrtnog momenta na pogonske kotače, ali pri izvođenju manevara ili pri vožnji preko neravnina omogućava okretanje kotača različitim brzinama.
Gdje je diferencijal u autu? Ovaj mehanizam je ugrađen na pogonsku osovinu između osovinskih osovina. U XNUMXWD i plug-in XNUMXWD modelima, ugrađen je na svaku osovinu.
Koji auto ima centralni diferencijal? Svi automobili imaju međuosovinski diferencijal (stoji između osovina). Središnji diferencijal se koristi samo u modelima automobila s pogonom na sve kotače (instaliran je između osovina).
